原子吸收光譜法如何測定水體中重金屬鉻含量？

重金屬鉻（Cr）是水環(huán)境中一種重要的污染物，尤其以劇毒且易溶于水的六價(jià)鉻（Cr(VI)）為甚，其檢測對保障水安全、生態(tài)環(huán)境和人體健康至關(guān)重要。在眾多檢測方法中，原子吸收光譜法因其成熟穩(wěn)定、靈敏度高、準(zhǔn)確性好和操作相對簡便等綜合優(yōu)勢，成為國內(nèi)外應(yīng)用最廣泛、標(biāo)準(zhǔn)化的主流方法。

原子吸收光譜法的核心原理是基態(tài)原子對特征光輻射的吸收。具體而言，樣品中的鉻化合物在高溫下被原子化，轉(zhuǎn)變?yōu)榛鶓B(tài)原子蒸氣。當(dāng)一束由鉻空心陰極燈發(fā)出的、波長為357.9納米（nm）的特征譜線穿過該原子蒸氣時(shí)，蒸氣中的基態(tài)鉻原子會選擇性吸收這部分光能，發(fā)生能級躍遷。吸光度的強(qiáng)弱與樣品中鉻原子的濃度成正比，遵循朗伯-比爾定律。通過測量吸光度的變化，并與已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行比對，即可精確計(jì)算出水樣中鉻的含量。

在實(shí)際檢測水體中的鉻時(shí)，該方法通常包含幾個(gè)關(guān)鍵步驟。首先是樣品前處理，這是確保準(zhǔn)確性的基石。對于清潔水樣，可能僅需進(jìn)行簡單的酸化保存以防止鉻吸附于容器壁或發(fā)生價(jià)態(tài)轉(zhuǎn)變。但對于含有復(fù)雜有機(jī)質(zhì)或懸浮物的廢水、污水，則必須進(jìn)行消解處理，即加入強(qiáng)酸（如硝酸、硝酸-高氯酸混合酸）并在高溫下加熱，以徹底破壞有機(jī)物、溶解懸浮顆粒，并將可能存在的各種價(jià)態(tài)的鉻全部轉(zhuǎn)化為可檢測的離子形態(tài)。對于六價(jià)鉻的專項(xiàng)測定，需要在前處理中格外小心，避免價(jià)態(tài)轉(zhuǎn)化，通常會在弱堿性環(huán)境下進(jìn)行萃取富集。

其次是儀器分析與測量。根據(jù)原子化方式的不同，AAS主要分為兩種：火焰原子吸收光譜法和石墨爐原子吸收光譜法。火焰法（FAAS）將處理好的液體樣品直接吸入空氣-乙炔火焰中進(jìn)行原子化，其優(yōu)點(diǎn)是分析速度快、操作簡便、運(yùn)行成本低，適用于鉻濃度相對較高（通常在mg/L級別）的水樣，如工業(yè)廢水。但對于飲用水、地表水等清潔水體中痕量（μg/L級別）的鉻，火焰法的靈敏度往往不足。此時(shí)，石墨爐原子吸收光譜法成為更佳選擇。石墨爐法（GFAAS）將微量樣品注入石墨管中，通過程序控溫經(jīng)歷干燥、灰化、原子化和高溫凈化四個(gè)階段。其原子化效率極高，樣品幾乎完全原子化，且原子在光路中停留時(shí)間長，因此靈敏度比火焰法高出幾個(gè)數(shù)量級，能夠輕松應(yīng)對環(huán)境水樣的超低濃度鉻檢測，盡管其分析速度較慢且成本更高。

最后是數(shù)據(jù)處理與結(jié)果計(jì)算。儀器自動(dòng)繪制出以標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為橫坐標(biāo)、吸光度為縱坐標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)曲線。待測樣品的吸光度值代入曲線，即可得到其濃度值。為確保結(jié)果可靠，通常還會進(jìn)行加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，以驗(yàn)證方法的準(zhǔn)確性。

原子吸收光譜法能夠成為最廣泛使用的方法，得益于其多重優(yōu)勢：靈敏度高，特別是石墨爐法可滿足嚴(yán)苛的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)；選擇性好，元素間的干擾較少且易于校正；準(zhǔn)確性高，分析結(jié)果可靠；技術(shù)成熟，儀器普及率高，操作方法已被寫入眾多國家和國際標(biāo)準(zhǔn)（如EPA、ISO方法）。當(dāng)然，它也存在一些局限性，如一次只能測定一種元素、對復(fù)雜基體樣品可能需要進(jìn)行干擾校正等。盡管如此，原子吸收光譜法至今仍是實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行水體鉻含量日常監(jiān)測、合規(guī)性審核和科學(xué)研究中最受信賴和依賴的權(quán)威方法之一。